卫星互联网行业深度报告：明年此日青云去，前程路险莫蹉跎

（报告出品方/作者：东北证券，王凤华、王一鸣）

1. 核心观点

一、各国积极抢占优势轨位及频率资源，组网计划不断加码，下游市场需求飙升趋 势明显

(1)低轨卫星通信系统能有效降低通信延迟并提高传输带宽，与传统的高轨卫星通信 系统相比能够更好地应用于大众生活场景，具备更高的商业价值。国际电信联盟 ITU 目前对卫星频段/轨道规划遵循“先登先占”原则。近年来，各国正在积极抢占优势 轨道位置和频率资源，各国申报的卫星发射资料数量均出现大幅增长。并且根据 ITU 修订的卫星星座的发射里程碑要求，卫星频率和轨道申请后的相应时间内必须完成 相应比例的卫星发射任务，否则会对申报方的准许卫星发射规模进行缩减。鉴于当 前和未来市场对卫星通信的需求呈现高速增长态势，卫星互联网行业有望在未来迎 来繁荣发展。

(2)低轨多功能巨型星座是卫星互联网空间段的主要形态，Starlink 已经成为全球卫 星互联网的主力，对全球航天发射以及低轨卫星产生了强劲的推动作用。据相关数 据统计，自 2021 年 Starlink 开始密集组网发射后，全球低轨卫星发射次数占比由之 前的 10%-20%提升至 35%-40%。随着 Starlink 的商业模式的逐渐成熟，各国在卫星 互联网空间资源领域的竞争将一步加速，低轨星座系统建设的部署也同步加速。

(3)卫星互联网产业链相对清晰和完善，包含卫星制造、卫星发射服务、卫星运营以 及卫星应用等环节。2023 年 7 月 9 日，我国卫星互联网试验卫星在酒泉成功发射， 表明我国卫星互联网建设正式从立项进入到实施阶段。但是目前，我国卫星互联网 相关产业仍正处于起步阶段，在前期准备和空间布局上晚于海外巨头。低轨卫星组 网对国家安全和战略规划起着巨大的正向作用，全球卫星互联网领域的竞争异常激 烈。随着国内的互联网建设不断加码与国家战略及政策的推动，我国的卫星制造及 卫星应用的新兴领域的发展空间广阔。

二、国内商业航天存在巨大的降本增效空间，有望借助技术革新和规模化生产实现 产业链各环节价降量升

(1)卫星工程大系统包括卫星系统、运载火箭系统、发射场系统、测控系统和地面应 用系统。其中卫星制造和火箭发射端系主要成本项。目前我国卫星的平均制造成本 超过亿元，低轨卫星的发射成本大约在 6 万元/千克，远高于国外行业龙头企业的制 造和发射成本，存在较大的优化空间。

(2)全球卫星互联网主要玩家均采取批量申报的方式锁定优势轨位及频率资源。面对 卫星互联网大规模组网发射需求，规模化生产是降低卫星制造成本的核心途径。我 国航天科技五院、航天科工空间工程总体部、中科院微小卫星创新研究院、格思航 天、银河航天、微纳星空等均已建成智能化生产产线，有助于提高卫星批产效率、 降低卫星研制成本，为实现低轨卫星的低成本及商业化提供基础。

(3)火箭发射端是卫星系统工程中主要的可降本项。近年来，国内商业发射在政策的 支持下蓬勃发展，涌现出如：蓝箭航天、天兵科技、东方空间、星际荣耀等一大批 具有代表性的商业火箭企业。目前，国内的商业火箭公司已经具备了商业载荷入轨 发射能力，并正对低成本商业发射的可行路径进行积极的探索。商业火箭力量的参 与有助于降低卫星发射的成本。据相关研究表示，我国新型可重复使用的运载火箭 将在 2025 年后开始承担更大规模的组网发射任务。现阶段我国已经掌握一箭多星、 平板可堆叠等卫星高效部署的关键技术，2024 年是中国商业航天的运营发射元年， 低轨卫星发射成本将进一步降低，卫星互联网的可盈利能力将得到有效提升。

三、卫星互联网应用领域广泛，手机直连或将帮助其打开大众市场

(1)传统卫星通信系统仅能满足广播、电话、数据通信等基本通信业务需求，往往难 以满足航空、航海等特殊应用场景的需求。卫星互联网可在全球范围内实现无缝覆 盖，能够有效解决地面通信的短板问题。目前卫星通信可用于航空、航海、车联网、 应急通信以及能源探测等诸多领域。卫星互联网应用场景的多样性不断预示着其发 展空间的广阔性。

(2)手机直连卫星已经成为卫星互联网领域发展的主流方向。据统计，全球有 80%以 上的陆地区域和 95%的海洋区域没有通信网络的覆盖，并且全球有近 20 亿的人口 未接入互联网。手机直连卫星是以普通智能手机终端直接实现与卫星之间的信号收 发，这一过程不需要经过任何信号或者数据中转设备且无需改造、更换手机。手机 直连卫星的应用不仅可以降低人口稀少地区的地面基站的建设成本，也可以为卫星 互联网应用到大众领域打下坚实基础。手机直连卫星市场的高成长性必将引致卫星 互联网行业的高速发展以及带动通信市场的不断发展。

2. 近期新闻不断催化，卫星互联网加速建设

华为 mate60 开启手机应用卫星通信新时代

2023 年 8 月 29 日，华为推出了备受瞩目的新款智能手机 Mate60 Pro，该款手机成 为全球首款支持卫星通话的普通消费者手机。这一消息引起了广泛的关注和兴趣。与此同时，手机卫星通信芯片制造商华力创通的股价也因此大幅上涨 15%，开启了 一波上涨行情。在接下来的两个月内，华力创通的股价从每股 10 元左右开始，连续 收获了 20 次涨停板，最高涨至 36.83 元，累计上涨幅度高达 250%。华为 Mate60 Pro 的卫星通信功能是基于中国电信运营的“天通一号”系统实现的。“天通一号”是由三颗卫星组成的卫星移动通信系统，而其中关键的核心芯片正是 由华力创通参与研制。华力创通基于自主卫星通导一体化芯片，还开发了手机端应 用的卫星通信模块，华为是华力创通的首个重要客户。10 月 23 日晚间，华力创通 公告，在连续十二个月内累计收到某客户采购订单总金额约为人民币 4.95 亿元(含 税)，超过公司 2022 年度经审计主营业务收入的 100%。在 9 月初，华力创通也公告 过来自该客户的订单超 2 亿元。10 月初，媒体引用相关人士报道称，华为 2024 年 出货目标是 6000 万至 7000 万部手机，相比今年和去年的出货量翻了一番。

世界首颗 5G 直连卫星或可与 SpaceX 的 Starlink 卫星竞争

2023 年 9 月 8 日，AST 公司使用 AT&T 频谱和自家的 BlueWalker 3 测试卫星(也是 部署在近地轨道上的有史以来最大的商业通信阵列，携带了 64 平方米的反射天线)， 在美国夏威夷毛伊岛(Maui)附近无线盲区，用未经修改的三星 Galaxy S22 智能手机， 向位于西班牙马德里(Madrid)的沃达丰工程师拨打电话，首次成功演示了天基 5G 连 接；AST 与合作伙伴沃达丰、AT&T 、诺基亚一起也共同完成了 5G 连接测试，在 另一项测试中，该公司实现了约 14 Mbps 的下载速率，打破了之前的天基蜂窝宽带 数据传输记录；此前，AST SpaceMobile 已在今年 4 月份宣布已使用未修改的智能 手机完成了连接太空卫星的语音通话，今年 6 月份又宣布实现了超过 10Mbps 的 4G 网络下载速率测试。

星链卫星再次发射 22 颗卫星，用户涵盖全球 69 余个国家

2023 年 9 月 30 日，SpaceX 在佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地的 SLC-40 发射台 成功使用 Falcon 9 火箭执行了 Starlink Group 6-19 任务，将 22 颗 Starlink 卫星成功 送入低地球轨道。截至目前，SpaceX 已经成功发射了 5200 颗 Starlink 卫星，其中有 4849 颗卫星在轨运行，并且已经正式运营了 4199 颗卫星。Starlink 卫星网络已经获得全球超过 200 万用户的订购，正式服务覆盖了 60 余个国 家。这个卫星网络的建设和发展为人们提供了更广泛的高速互联网接入服务，有助 于弥补偏远地区的互联网连接空白。随着 Starlink 的不断发展，全球范围内的互联 网普及程度将进一步提升。2023 年 11 月 1 日，Starlink 在社交平台上表示，Starlink 高速互联网已在格鲁吉亚正式启用。

亚马逊将发射首批卫星，未来或与 SpaceX 分庭抗礼

美国东部时间周五下午 2 点 06 分，Kuiper 项目的两颗原型卫星搭载波音和洛克希 德马丁的合资企业联合发射联盟(ULA)的 Atlas V 火箭从佛罗里达州卡纳维拉尔角 太空基地发射升空。据悉，亚马逊早在 2019 年就宣布了其 Kuiper 项目，该项目计 划组成 3236 颗卫星的大型星座。通过该项目，公司计划向世界偏远地区提供低成本 的宽带互联网接入服务。亚马逊预计将在 2023 年年底前开始大规模量产卫星，2024 年上半年发射首批量产卫星，并于 2024 年年底前提供服务。

工信部推进卫星互联网准入改革，未来或向民营企业开放

10 月 7 日，工信部发布了《关于创新信息通信行业管理优化营商环境的意见(征求 意见稿)》，并公开征求意见。该意见稿提出了一系列举措，包括统筹推进电信业务 向民间资本开放，加大对民营企业参与移动通信转售等业务和服务创新的支持力度， 并分步骤、分阶段推进卫星互联网业务准入制度改革。工信部希望征求广泛意见， 以进一步优化信息通信行业管理，促进营商环境的良性发展。

Starlink 推出手机直连业务，将分阶段实现万物互联

星链(Starlink)官方网站商业服务板块全新推出星链直连手机业务(Starlink Direct to Cell)。这意味着，未来普通手机可以直接连接星链，使用其相关服务。

根据官方信息，该业务适用于现有的 LTE 手机，无需更改硬件、固件或特殊应用程 序，即可通过星链发送文本、语音和数据。预计 2024 年实现短信发送，2025 年实 现语音通话和上网(Data)，同年分阶段实现 IOT(物联网)。直连手机的星链卫星最初 将由 SpaceX 的猎鹰 9 号火箭发射，未来再由星舰(Starship)发射。卫星进入轨道后 将立即通过星间激光链路连接到星链星座，以提供全球连接。该项业务合作的手机运营商及国家包括：T-Mobile(美国)、ROGERS(加拿大)、 KDDI(日本)、OPTUS(澳大利亚)、ONE NZ(新西兰)、SALT(瑞士)。纳入合作伙伴的 国家和地区，可获得同样的直连手机服务。

香港航天科技与 Alya 合作，将为南美星链提供一站式解决方案

香港航天科技公告，于 2023 年 10 月 16 日，公司与 Alya 订立 Alya-1 系统合约。据 此，集团同意为南美洲通讯及遥感卫星星链(Alya-1 系统)提供星链总体设计、卫星 制造、卫星发射协调及设施以建设 Alya-1 系统，当中包括制造 108 颗通讯与遥感一 体化卫星、承建卫星管理中心、卫星数据处理中心以及两个地面站，合约总价为约 6.75 亿美元。

SpaceX 发射加速，计划 2024 年发射 144 次

10 月 18 日，SpaceX 公司负责建造和飞行可靠性的副总裁比尔·格斯滕迈尔在美国 参议院空间与科学小组委员会的听证会上说，明年 SpaceX 希望实施 144 次发射， 每个月大约 12 次。(参考数字：2022 年全球航天发射总数为 186 次。) SpaceX 在 2023 年里已经完成了 74 次轨道发射任务，远远超过任何私营机构的年度 发射量。(此前的纪录是 61 次，由 SpaceX 在 2022 年创造)在本年接下来的两个月 里，SpaceX 还会有更多的发射计划。

上海市印发行动方案，加速布局天地一体化卫星互联网

上海市 19 日印发《上海市进一步推进新型基础设施建设行动方案(2023-2026 年)》， 其中提到，布局“天地一体”的卫星互联网。稳步推动实施商业星座组网，加快落 实频轨资源授权，分阶段发射规模化低轨通信卫星构建低轨星座，建设测控站、信 关站和运控中心等地面设施，促进天基网络与地面网络融合应用。

中国移动拟采购华为 Mate 60 权益版等 5 款手机 120 万台

根据中国移动招标与采购网的公告，中国移动通信集团终端有限公司计划进行华为 Mate 60 权益版等 5 款手机产品的终端采购项目。采购数量为 120 万台。供应商为 华为终端有限公司。除了华为 Mate 60 权益版之外，公告没有透露其他 4 款手机的 具体型号信息。这一采购计划显示出中国移动对高质量手机终端的需求，尤其是对 华为 Mate 60 系列产品的需求。华为一直以来是中国移动的重要合作伙伴，而此次 采购可能会进一步巩固这一合作关系。

2023 中国卫星应用大会胜利召开，产业链迈入实质性加速阶段

今年的卫星大会以“数字化转型赋能卫星应用产业”为主题。中国卫星应用大会是 我国卫星应用领域备受国内外关注的国际会议。卫星应用在卫星产业链中扮演着重要的角色，目前最成熟的应用之一是卫星通信，包括电视广播等视频业务。此外， 低轨卫星在家庭宽带、中继回传、企业网络、海事通信、机载通信、政府及特种市 场以及卫星物联网等领域都具有较高的应用潜力。

SpaceX 将在加沙为国际援助团体提供“星链”支持

2023 年 10 月 27 日晚，加沙地带经历了迄今为止最猛烈的轰炸，以色列当局切断了 加沙的电力和所有通信线路，这阻碍了医疗救援行动的开展。加沙地带避难所缺乏 干净的水，卫生条件极其恶劣，疾病迅速蔓延。美国民主党女议员亚历山德里娅·奥 卡西奥-科尔特斯在社交平台 X 上发帖称，“切断与 220 万人口的所有联系是不可接 受的……记者、医疗专业人员、人道主义工作和无辜者都受到威胁。”随后，SpaceX 公司创始人马斯克回应称，“星链”卫星服务将支持“加沙国际公认的援助组织”的 互联网接入，这些组织自上周以来一直面临电信中断。我们认为俄乌战争中以星链为代表的低轨卫星介入战场，提高了乌方军队的情报、 通信和指控等作战能力，使相对弱势的乌方无人机作战、“正规军”游击作战得以凸 显，也真实地显露出近地轨道卫星的潜在军事应用价值，其必然推动军事与低轨星 座结合形成天基对地观测、定位、通信、控制等体系化作战能力，加速战场环境、 作战样式和战争形态的深度演变。

SpaceX 发射第 117 批 22 颗 Mini“星链”v2.0 卫星

2023 年 10 月 29 日国 SpaceX 利用“猎鹰”9 火箭于加利福尼亚州范登堡太空军基 地成功发射第 117 批 22 颗 Mini 版“星链”v2.0 卫星。本次发射后，SpaceX 公司的 “星链”卫星发射数量达到 5353 颗，其中包括 639 颗 Mini 版“星链”v2.0 卫星。目前，大约有 4962 颗“星链”在轨运行。据统计，本次发射是 SpaceX 公司 2023 年 的第 77 次发射任务，也是 Mini 版“星链”v2.0 卫星的第 30 次发射。

中国联通联合中兴通讯、是德科技完成首个基于 3GPP NR NTN 低轨卫 星语音和可视电话实验室验证

2023 年 11 月 2 日，中国联通研究院携手中兴通讯、是德科技共同完成了 NR-NTN 低轨卫星实验室业务验证，在实验室环境下，借助终端模拟仪表、信道模拟器以及 NTN 基站，采用 3GPP R17 NR NTN 透明转发模式，进行手机直连卫星业务仿真验 证，成功完成端到端卫星语音通话、卫星可视电话等业务测试，且话音和可视电话 业务质量均符合预期(最小仰角时通话 MOS 分可达 4 以上)，本次 NR-NTN 业务验 证的成功为加速推动天地一体融合网络应用部署奠定了基础。

银河航天实现中国首例终端到终端低轨卫星通信测试

2023年11月1日，银河航天在灵犀03星上成功实现了中国首例终端到终端(Terminal to Terminal， T2T)低轨卫星通信测试，该卫星于 2023 年 7 月 23 日在太原卫星发射 中心成功发射，是中国首款使用柔性太阳翼的低轨宽带通信卫星。接下来，银河航 天将进一步在轨验证下一代低轨宽带卫星通信技术，包括星上交换、信令波束等。

本次终端到终端低轨卫星通信测试是指卫星地面终端之间直接通过卫星上的交换 设备进行通信，无需经过地面信关站进行数据中转。在这样的工作模式中，由于省 去了信关站中转的环节，通信时延可以降低 50%，同时也提高了整个系统的灵活性 和可用性。

灵犀 03 星所搭载的数字载荷，从相控阵天线到数字硬件单机以及数字信号处理软 件，均为银河航天自主研发，且硬件在重量、体积、尺寸、功能上均实现了大幅优 化。

3. 卫星产业板块复盘及预测

3.1. 卫星产业指数近五年情况

2014 年，国务院发布了《关于鼓励社会投资创新重点领域投融资机制的指导意见》， 该政策鼓励民间资本投资研制、发射和运营商业遥感卫星，提供市场化和专业化服 务。2020 年 4 月，国家发改委首次明确了“新基建”范围，将卫星互联网纳入通信 网络基础设施的范畴。在“十四五规划和 2035 远景目标”中，国家明确提出了“打 造全球覆盖、高效运行的通信、导航、遥感空间基础设施体系，建设商业航天发射 场”的目标。2020 年 9 月，一家代号为“GW”的中国公司向国际电信联盟提交了频谱分配档案， 计划发射的卫星总数达到 12992 颗。2021 年 4 月，中国卫星网络集团有限公司成 立，注册资本 100 亿元，由国务院国资委 100%控股。同年 12 月，星网集团计划投 资 15.8 亿元兴建总部大楼于雄安新区。2022 年 5 月，星网集团计划投资 10 亿元用 于地面站建设，包括天线场、运行控制中心、应用数据中心等。星网集团将有力推 动中国卫星互联网的全面快速发展。

2022 年 6 月，海南国际商业航天发射有限公司由海南省、中国航天科技集团、中国 航科工集团、中国卫星网络集团合资成立。2022 年 7 月，海南商业航天发射场在海 南文昌开始建设，成为我国首个商业航天发射场。发射场建成投产后，将进一步提 升我国民营商业运载火箭发射的能力，成为航天大国建设的新力量。2023 年是“十四五”规划承上启下之年，因“十四五”装备采购中期调整，上半年 军工产业上下游订单整体情况不及预期，对军工产业链部分企业业绩造成负面影响。卫星互联网方面，随着商业火箭及民营卫星公司的参与建设，我们认为卫星产业将 在军工板块中走出独特趋势。

今年年初以来，上证指数下跌 1.64%，申万国防军工指数下跌 3.93%；卫星产业指 数上涨 7.99%；卫星互联网指数上涨 25.22%；卫星导航指数上涨 33.44%。申万国防 军工低于上证指数 2.29 个百分点；卫星产业指数跑赢上证指数 9.63 个百分点；卫 星互联网指数跑赢上证指数 26.86 个百分点；卫星导航指数跑赢上证指数 35.08 个 百分点。年初以来中证军工指数不断低位震荡，整体呈现先涨后跌趋势，年初至今 跌幅不到五个百分点，目前市场并无明显下跌信号，指数反弹趋势明显。卫星板块 指数上涨趋势明显，随着 2024 年星网及 G60 星链的发射提速，卫星板块或将迎来 新的一轮行情。

3.2. 2023Q3 卫星产业基金重仓情况

卫星产业板块在 2023 年第三季度机构持仓量较大，卓胜微机构持仓金额达 90.3 亿 元，除此之外，芯原股份、七一二、航天宏图、振芯科技分别占机构持仓金额的前 五名。在前 20 名中，盛通通信被机构持股金额为 1.24 亿元。

3.3. 卫星产业成分股涨跌情况

本年度板块内 27 家公司中有家实现股价上涨。其中华力创通、航宇微、天银机电、 航天智装、海格通信等上涨幅度居于板块前十，其中华力创通期间内上涨 269.53%。航天环宇、菲利华、苏试试验、振华科技、鸿远电子等期间内涨幅位列板块涨幅后 十，其中鸿远电子本年度至今下跌 43.20%。

3.4. 行业年初至今涨跌情况

国防军工板块从 2023 年初至今在申万一级行业中涨跌幅排名 14/30。全市场中 24 个行业上涨，6 个行业下跌，具体看，通信(+31.13%)、传媒(+23.07%)、计算机(+18.29%) 等行业涨幅居前；电力设备(-20.51%)、商贸零售(-26.43%)、美容护理(-26.52%)等行 业跌幅居前。

3.5. 卫星产业板块成交量及成交金额变化情况

2023 年 10 月 26 日板块的总成交量为 2023 年以来内最高水平，约为 18.17 亿股， 2023年9月11日卫星产业板块的总成交金额达到2023年以来最高水平，约为295.29 亿元。2023 年卫星产业板块股票交易活跃度较高，随着 2024 年组网星的陆续发射， 产业链中上游“弹簧效应”将给市场带来较大增长弹性。

3.6. 板块估值情况(PE-TTM 整体法、剔除负值)

截至 2023 年 11 月 28 日，卫星产业板块 PE/TTM 为 67.23X，估值有较大震荡。纵 向看，2023 年以来，板块估值于 2023 年 8 月 25 日达到了最底部(PE/TTM 为 55.35X)， 后随板块反弹有所修复。截至 2023 年 11 月 28 日收盘，国防军工板块 PE/TTM 为 47.96X，卫星导航板块为 70.73X，卫星互联网板块为 46.94X。

3.7. 卫星产业板块个股估值

截至 2023 年 11 月 28 日收盘，卫星产业板块个股 PE 的历史百分位数据看，29 家公 司中共 6 家 PE 处于 40%的偏低历史百分位以下，其中振华科技、苏试试验估值处 于历史极低水平，振芯科技、菲利华 PE 处于历史偏低位置。

4. 卫星通信系统的发展

在移动通信中，无线接入网，也就是基站，是至关重要的网络设备。因此，要实现 无线通信，首先需要在地球上的各个区域部署无线基站。然而，有些地方因为各种 原因无法部署基站，或者已经部署的基站使用率很低，导致这些地方成为没有无线 信号覆盖的区域。当用户的终端设备移动到这些区域时，就无法实现无线通信。例 如，广阔的海洋、荒凉的沙漠、崎岖的山脉等地都可能面临这种情况。为了解决这个问题，卫星通信技术通过在太空中部署卫星设备，为这些无法覆盖的 区域提供通信服务。这些卫星可以充当“基站设备”，从而实现无线通信，弥补了地 面基站无法覆盖的区域。

卫星通信的历史

卫星通信系统实际上是一种基于微波通信的技术，它借助卫星作为中继站来传送微 波信号，以实现多个地面站之间的通信。卫星通信的主要目标是实现对地面的全方 位覆盖。由于卫星运行在几百、几千甚至上万公里的轨道上，因此其覆盖范围远大 于一般的移动通信系统。然而，卫星通信需要地面设备具备较大的发射功率，因此 在普及和使用方面存在一定的挑战。卫星通信利用人造地球卫星作为中继站，将微波无线电波转发，以实现地球上两个 或多个地面站之间的通信。这个概念最早由英国物理学家 A.C.克拉克(Arther C. Clarke)于 1945 年在《无线电世界》杂志上发表的文章中提出，并在 1960 年代成为 了现实。在同步卫星问世之前，科学界曾经使用各种低轨道卫星进行了科学试验和通信尝试。(1)1957 年 10 月 4 日，苏联成功发射了世界上第一颗人造卫星，被命名为“卫星 1 号”。它成功进入地球轨道并开始绕地球运行，这也是地球上首次接收到来自人造卫 星发来的电波信号。(2)1960 年 8 月，美国发射了直径 30 米、覆盖有铝膜的气球卫星，名为“回声 1 号”。这颗卫星被送入了距离地面约 1600 公里高的圆轨道，用于进行通信试验。这是世界 上最早的无源中继试验之一，它并不需要使用放大器来传输信号。

卫星通信技术使人们能够在全球范围内随时随地进行通信、获取信息和分享数据。无论是在城市中还是在遥远的农村地区，卫星通信都在连接人们、支持应急救援、 促进科学研究和推动商业活动方面发挥着关键作用。这个技术不仅极大地提高了通 信的可及性，还为各种行业和领域带来了无限的可能性。

4.1. 卫星通信系统的组成

卫星通信系统包括了通信和保障通信的各个组成部分。通常，它由空间分系统、通 信地球站、跟踪遥测及指令分系统以及监控管理分系统这四个主要部分组成。

(1)跟踪、遥测、指令分系统(控制系统：C 面)

跟踪遥测及指令分系统是卫星通信系统的一部分，其职责包括对卫星进行跟踪、测 量，以确保卫星准确进入指定的静止轨道位置。一旦卫星正常运行，这个系统还需 要定期执行轨道位置修正和姿态保持的任务。可以看作是一个卫星设备的监控和控 制系统。

(2)监控、管理分系统(网管系统 NMS：M 面)

监控管理分系统是卫星通信系统的一部分，其主要职责是在业务开通前和业务运行 期间，对特定卫星的通信性能进行检测和控制。这包括监测卫星转发器功率、卫星 天线增益，以及各地球站发射功率、射频频率和带宽等关键通信参数，以确保卫星 通信的正常运行。

(3)空间(卫星)分系统(业务系统：基站 U 面)

通信卫星的组成通常包括通信系统、遥测指令设备、控制系统以及电源装置(包括太 阳能电池和蓄电池)等几个关键部分。通信系统是卫星的核心组件，通常由一个或多 个转发器组成。每个转发器具备接收和转发多个地球站信号的能力，因此在卫星中 充当了中继站的角色。

(4)通信地球站(地面卫星中继：终端 U 面)

通信地球站充当卫星微波无线电信号的接收和发送站点，用户可以通过这些地球站 接入卫星线路，进行通信。

4.2. 空间(卫星)分系统

通信卫星的主要功能是充当无线电中继站，其有效载荷包括通信转发器和通信天线。通信转发器和通信天线共同构成了星上通信系统，负责实现空间电磁波信号的转换 和信号的中继转发。星载天线在卫星系统中扮演着重要的角色，它负责接收和发送 信号，是卫星的“眼睛”和“耳朵”，实现信号与空间电磁波的相互转换。星载转发器扮演着关键的角色，负责信号的中继转发。它的功能包括将地面站发送 的上行信号经过输入滤波后再经过接收机中的低噪声放大器进行宽带放大，最后通 过接收机中的变频器将信号频率转变为下行信号，从而完成信号的中继传输任务。这一过程包含了模拟电路和数字处理芯片的处理步骤。星间激光通信则是建立星间链路的关键技术，它依赖于捕获、跟踪和瞄准等关键步 骤。星间激光通信终端是一个光机电综合系统，通过这些步骤实现星际之间的高速 通信。在通信卫星的通信载荷中，成本占比从大到小排列依次为天线、转发器，以及星间 激光通信。

通信转发器

通信转发器，也被称为通信中继器，是通信卫星中担当中继站角色的核心组件。每 个卫星上的通信转发器包括接收机、变频器和功率放大器三个单元，合成为一组宽 带的收发信机，用于接收、转发和放大微波信号。

根据性能要求的不同，转发器电路结构通常分为透明转发器(如弯管式转发器和非再 生式转发器)以及处理转发器(再生式转发器，具备交换和处理功能)两种类型。透明转发器在接收到地面发来的信号后，执行低噪声放大、变频和功率放大等基本 操作，但不对信号进行任何其他加工处理(如解调或进一步的信号处理)，只是单纯 地完成信号的中继传输任务。它对工作频段内的任何信号都是“透明”的通道，适 用于传送各种类型的信号，包括模拟信号和数字信号。透明转发器可以采用一次变 频或二次变频的方式工作，具体选择取决于要求和应用场景。一次变频式转发器在接收到的信号上进行低噪声放大，然后进行一次变频和功率放 大，最后将信号转发给地球站。这种转发器的主要优点包括较宽的带宽(通常为 500MHz)，在线性范围内工作，非线性失真较小，允许同时处理多个载波。然而， 它的增益相对较低，输出功率有限。因此，这种转发器适用于需要处理多个载波、 通信容量大的系统，并且特别适合多址连接的应用场景。二次变频式转发器对接收到的信号进行两次变频处理。首先，信号经过一次变频， 转换为中频信号，然后进行功率放大和限幅处理，去除干扰并进行调幅。接下来， 信号再次变频到发射频率，并通过功率放大后发送给地球站。这种转发器的主要优 点包括中频增益较高(通常为 80～100dB)和电路性能稳定。然而，它的中频带宽相 对较窄(通常为几十兆赫兹)，在饱和状态下容易产生非线性干扰，不适合同时处理 多个载波。因此，这种转发器适用于容量不大、带宽较窄的系统。

通信天线

现代卫星的通信天线是卫星载荷中至关重要的组件。它们具有灵活的设计能力，可 以根据需要提供不同的覆盖特性，例如特定地区的覆盖或点对点的波束覆盖，以最 有效地利用转发器资源。传统的弯管式转发器通常在卫星发射前就确定了其天线覆盖特性，很难在轨道上进 行调整或变更。而星载数字信号处理转发器提供了更大的灵活性，可以根据地面控 制站的指令重新塑造波束形状，或者在运行时进行动态调整。通信天线的主要功能是发送和接收信号，并提供精确的波束形状。根据其波束覆盖 区域的大小，通信天线通常分为以下三种类型：1.全球波束天线：具备广泛的覆盖范围，其波束半功率宽度约为 17.4°，可覆盖整 个视区。此类型天线通常具有 15 至 18dB 的天线增益。2.点波束天线：波束半功率宽度通常只有几度或更小，这些天线通常采用抛物面设 计，具有极强的方向性，有时甚至只覆盖一个特定地球站。这类天线的增益较高。3.赋形波束天线(或半球波束、区域波束)：能够根据需要自动调整天线的辐条，通过 调整天线元素的相位和振幅，使天线的主要辐射方向聚焦在特定的目标区域，从 而提高信号的功率和接收灵敏度。还可以根据信号的传播路径和干扰源的位置， 自动调整波束的指向性，以最大程度地减少干扰并增强信号质量。

当今使用的星载天线可以分为五类：喇叭天线、抛物面反射天线、赋形天线、相控 阵列天线和多波束天线。以下是它们各自的特点、功能和应用场景的介绍：

1.喇叭天线：特点：喇叭天线通常采用锥形或喇叭状的天线结构，其设计可使天线具有较宽的波 束宽度和较高的增益。提供宽波束覆盖，使其适用于覆盖大范围区域的通信。其较高的增益也能够实现远 距离通信。应用场景：常见于广播、电视传输、卫星通信以及覆盖较大地区的通信系统。

2.抛物面反射天线：特点：抛物面反射天线使用抛物面反射器来聚焦信号，通常具有较高的增益和较窄 的波束。提供高增益和方向性，适用于长距离通信以及需要定向传输的场景。应用场景：常见于卫星通信、微波链路、雷达系统等需要高性能定向通信的领域。

3.赋形天线：特点：赋形天线能够自适应地调整天线波束，以适应不同的通信环境和要求。通过波束形成和波束赋形技术，优化信号传输和接收，提高通信质量。应用场景：广泛应用于移动通信、卫星通信、无线局域网(Wi-Fi)、毫米波通信等需 要动态适应性的通信系统。

4.相控阵列天线：特点：相控阵列天线由多个天线元素组成，可以通过调整元素的相位和振幅来控制 波束指向。可以提供高度的方向性和波束调整能力，适用于多波束形成、跟踪目标、抗干扰等 高级通信和雷达应用。应用场景：常见于军事通信、雷达系统、飞行器通信、5G 基站等需要复杂波束控制 的领域。

5.多波束天线：特点：多波束天线允许一个单一的天线系统同时形成和管理多个独立的波束，覆盖 多个区域。支持多用户、多连接、频谱重用、抗干扰和高容量通信。应用场景：常见于卫星通信、5G 通信、城市覆盖、移动通信和高密度用户区域。

地球站分系统

卫星通信系统通常包括微波无线电收发站，用户通过这些站点接入卫星链路以进行 通信。系统主要分为以下几个关键组件：天线设备、馈线设备、发射设备、接收设 备、信道终端设备、跟踪和伺服设备，以及电源设备。

1.天线、馈线设备

天线和馈线设备的主要功能是将发射机产生的射频信号转换为定向的电磁波，以确 保其精准对准卫星，并同时收集来自卫星的电磁波信号并将其传输到接收设备。通 常情况下，地面站的天线都是用于发送和接收的共用天线，因此需要具备双工功能， 以在发送和接收之间进行切换。

2.发射设备

发射设备的主要职责是将已经调制的中频信号(通常在 70MHz 左右)转换成射频信 号，并将其功率放大到特定的电平，然后通过馈线传送到天线，从而实现向卫星的发射。功率放大器可以单独工作，也可以用于多个载波的处理。功率放大器的输出 功率通常可达数百至数千瓦。

3.接收设备

接收设备的主要任务是把天线收集的来自卫星转发器的有用信号，接收设备会对这 些信号进行加工和变换，然后将它们传送给解调器。通常情况下，为了减少内部噪 声的干扰并提高接收的灵敏度，接收设备需要在输入端使用低噪声微波前置放大器。由于信号电平非常微弱，这个放大器通常被安装在天线上，以减少馈线损耗的影响。从低噪声放大器输出的射频信号需要经过下变频处理，以转化为中频信号，以便后 续的信道终端解调器进行信号解调。

4.信道终端设备

信道终端设备其主要任务是将用户发送的消息进行适当的处理，以满足所采用的卫 星通信体制的信号格式要求。在发射端，信道终端设备将用户消息转换为适合传输 的信号形式，并对其进行必要的编码和调制。而在接收端，信道终端设备则负责对 接收到的信号进行解调和解码等处理，以还原原始的用户消息。这个过程确保了消 息在卫星通信链路中的可靠传输和正确接收。

5.跟踪和伺服设备

地球静止卫星并非是绝对“固定不动”的，地面站的天线必须定期调整其方向和仰 角，以确保对准卫星。校正的方法主要有手动跟踪和自动跟踪两种。手动跟踪需要 定期人工干预，而自动跟踪则借助电子和机电设备，使天线能够自动追踪卫星的位 置。

6.电源设备

对于军事卫星通信系统，要求其在一年中稳定可靠地工作，不间断运行至少 99.9% 的时间。为满足这一要求，电源系统至关重要。尤其是对于大型地面站，通常需要 多种电源备份，包括公共电网、柴油发电机和蓄电池。通常情况下，这些地面站会依赖公共电网供电。但一旦公共电网中断，应急发电机 会自动启动，提供电力，同时蓄电池也可以在发电机正常运行前短暂供电，起到过 渡作用。在正常运行时，蓄电池会通过市电和整流设备进行浮充，以保持备用状态。为了确保高度可靠性，通常还会备份发电机。

4.3. 通信卫星的频率及带宽

通信卫星的频率和带宽取决于不同的通信卫星系统和使用场景。通常，卫星通信可 以在多个频段进行，以满足不同类型的通信需求。

ITU 定义频段其中用于卫星通信的有：UHF(Ultra High Frequency)或分米波频段：频率范围为 3000MHz-3GHz 该频段对应于 IEEE 的 UHF(300MHz-1GHz)、L(1-2GHz)、以及 S(2-4GHz)频段。UHF 频段无线电波已接近于视线传播，易被山体和建筑物等阻挡，室内的传输衰耗较大。SHF(Super High Frequency)或厘米波频段：频率范围为 3-30GH 该频段对应于 IEEE 的 S(2-4GHz)、C(4-8GHz)、Ku(12-18GHz)、K(18-27GHz)以及 Ka(26.5-40GHz)频段。EHF(Extremly High Frequency)或毫米波频段：频率范围为 30-300GHz 该频段对应于IEEE的Ka(26.5-40GHz)、V(40-75GHz)等频段。发达国家已开始计划， 当 Ka 频段资源也趋于紧张后，高容量卫星固定业务(HDFSS)的关口站将使用 50/40GHz 的 Q/V 频段。

1. L 频段

IEEE 将 1-2GHz 频段称为 L 频段，主要用于卫星定位、卫星通信和地面移动通信。ITU 根据不同卫星通信业务的需求，划分了 L 频段内的频段和带宽分配。卫星移动业务使用的频段和带宽包括：① 带宽为34MHz的1626.5-1660.5/1525-1559MHz上下行频段，其中1535-1559MHz 上行频段占据优先地位，下行频段专用于卫星移动业务。② 带宽为 7MHz 的 1668-1675/1518-1525MHz 上下行频段，优先地位低于地面固定 和移动业务。③ 带宽为 16.5MHz 的 1610-1626.5MHz 上行频段，占据优先地位，对应的下行频 段为 S 频段 2483.5-2800MHz。卫星广播业务使用的频段和带宽是 40MHz 的 1452-1492MHz 下行频段，但其优先 地位低于地面固定、移动和广播业务。一些具体的卫星通信系统如下：Inmarsat 使用 1525.0-1646.5MHz 频段；Thuraya 使用 1525-1661MHz 频段；铱星系 统使用 1616.0-1626.5MHz 频段；另外，一些国家将 1452-1492MHz 频段分配给数字 声音广播业务，其中 WorldSpace 卫星声音广播系统使用 1468-1492MHz 频段；地面 移动通信系统通常工作在 800-900MHz 和 1800-1900MHz 频段。此外，L 频段还被众多地面和航空等业务所使用。

2. S 频段

IEEE 将 2-4GHz 频段称为 S 频段，主要用于气象雷达、船用雷达和卫星通信。ITU 根据不同的卫星通信业务需求，划分了 S 频段内的频段和带宽分配。卫星移动业务使用的频段和带宽包括：① 带宽为 30MHz 的 1980-2100/2170-2200MHz 上下行频段。② 带宽为 16.5MHz 的 2483.5-2800MHz 下行频段，但地位均较低于地面固定和移 动业务。③ 带宽为 20MHz 的 2670-2690/2500-2520MHz 上下行频段，但它们的优先地位在 ITU 划分中交错低于地面固定和移动业务。此外，S 频段还用于其他卫星通信业务：卫星固定和广播业务使用带宽为 15MHz 的 2520-2535MHz 下行频段，其优先地位 较低于地面固定和移动业务；卫星广播业务使用带宽为 120MHz 的 2535-2655MHz 下行频段，但其优先地位低于地面固定和移动业务；卫星固定和广播业务使用带宽 为 15MHz 的 2655-2670MHz 下行频段，其优先地位交错低于地面固定和移动业务。

3. C 频段

IEEE 将 4-8GHz 频段称为 C 频段，最初分配给雷达业务而非卫星通信。然而，商用 通信卫星在这个频段内迅速崛起。早在 1960 年代，Intelsat 卫星采用 C 频段全球波 束和半球波束，提供了国际电话和电视转播等越洋通信服务。当时，Intelsat A 标准 地球站的天线口径范围在 15-30.5 米之间。在亚太地区，固定卫星业务主要使用5850-6425/3625-4200MHz频段，带宽为575MHz， 通常称为 6/4GHz 频段。此外，扩展 C 频段 6425-6725/3400-3700MHz 也可用于固定 卫星通信，其带宽为 300MHz。然而，随着地面通信需求的增加，3400-3700MHz 的 卫星下行频段逐渐受到地面通信业务的侵占。

4. X 频段

IEEE 将 8-12GHz 频段称为 X 频段，该频段广泛应用于雷达、地面通信、卫星通信 以及空间通信等领域。雷达系统通常工作于 7.0-11.2GHz 频段， 一些卫星通信也在 X 频段进行，主要采用 7.9-8.4/7.25-7.75GHz 频段，简称为 8/7GHz 频段。通常被政 府和军方用于通信需求。此外，一些国家还将 10.15-11.7GHz 频段用于地面通信服 务。

5. Ku 频段

IEEE 将 12-18 GHz 的频率范围指定为 Ku 波段。Ku 波段主要用于卫星通信，包括 NASA 的跟踪和数据中继卫星，使用该频率范围与航天器和国际空间站进行空间通 信。Ku 波段的卫星通信可分为固定卫星业务(FSS)和广播卫星业务(BSS)。在亚太地 区，FSS 通常使用 14.0-14.25/12.25-12.75GHz 频率范围，通常称为 14/12 GHz 频段。FSS 还可以使用扩展的 Ku 频段，上行链路在 13.75-14 GHz 范围内，下行链路在 10.7-10.95 和 11.45-11.7 GHz 范围内。BSS 通常在 11.7-12.2 GHz 下行链路频率范围 内工作，带宽为 500 MHz。Ku 波段的通信卫星经常使用 EIRP(有效各向同性辐射功率)范围为 55 dBW 及以上 的区域波束。此外，Ku 波段的高通量卫星(HTS)使用复杂的点波束，EIRP 值高达 60 dBW。对于 Ku 波段的双向小站，天线的直径通常在 1.8 至 3 米之间。便携式终端 天线尺寸在 1 米左右，用于电视广播的单接收天线可以小至 0.5 米。与 C 波段相比，Ku 波段提供更高的天线增益，允许使用更小的接地天线。然而， 其较短的波长使其更容易受降雨衰耗影响。

6. Ka 频段

IEEE 已将 18 至 27 GHz 的频率范围指定为 K 波段，将 26.5 至 40 GHz 的频率范围 指定为 Ka(K 以上)波段。这些频段最初在早期被分配给雷达操作和实验通信，因为 它们容易受到雨水衰减的影响以及频率过高不易使用。对于卫星通信，27.5-31/17.7-21.2 GHz 频率范围通常称为 30/20 GHz 频段。高通量通 信卫星(HTS)通常将 27.7-29.5/17.7-19.7 GHz 频率范围分配给网关站，将 29.5- 30.0/19.7-20.2 GHz 频率范围分配给用户点波束。早期的 Ka 波段通信卫星通常使用区域和移动点波束，EIRP 为 50-60 dBW。另一方 面，HTS 卫星利用密集的点波束进行多频重用，实现 60 dBW 或更高的 EIRP 值。Ka 波段 HTS 卫星的用户终端可以使用 0.75m 天线，可实现高达 50/5 Mbps 的数据 速率。重要的是要注意，Ka 波段降雨衰耗最为严重，因为它的波长接近雨滴的大小。可能在降雨量大的地区导致短期通信中断。

4.4. 通信卫星应用的几大核心技术

通信载荷技术是卫星通信的关键。通信卫星的通信载荷包括射频天线、转发器、调 制解调器等设备，这些技术支持信号的传输和处理。多波束技术和频段选择技术使 通信卫星能够支持多用户、多波段的通信。数据传输与编码技术涵盖了信号的编码、 解码、压缩和加密等方面，以确保数据传输的完整性、可靠性和安全性。高通量技 术是现代卫星通信系统的发展趋势，通过多波束、高频谱效率调制和频段复用等技 术，提供更大的数据传输能力。这些核心技术共同推动了卫星通信应用的发展，使其能够支持从语音通信到高速互 联网接入和高清视频传输等多种应用需求。这些技术领域的不断进步将继续塑造未 来的卫星通信应用，为全球通信提供更广泛、更可靠的服务。

调制技术

调制信号是来自基带信源的消息信号，这些消息信号可以是模拟的或数字的，根据 调制信号的类型，调制可以分为模拟调制和数字调制两种，在卫星通信中，调制技 术分为基带低频调制和频带高频调制。

1.基带低频调制(数字调制)

数字调制是一种将二进制信息编码成电磁波的波形的方法。电磁波的特征参数包括 频率、幅度和相位，它们用于表示电磁波的波形。在卫星通信中，采用低阶相位调制技术如 PSK、QPSK 和 8PSK 等来编码信息。这 些技术允许在不同相位角度上传输不同的二进制数据，以有效地传输数字信息。PSK(相移键控)调制是一种数字调制技术，它通过改变信号的相位来表示数字信息。在 PSK 调制中，不同的相位角度代表不同的数字符号。

(1)二进制调制：BPSK

当一个电磁波的波形代表一个比特(1 或 0)时，这被称为二进制调制。在二进制调制 中，可以通过幅度、频率或相位来区分波形，分别被称为 2-ASK(二进制幅度调制)、 2-FSK(二进制频率调制)和 2-PSK(二进制相位调制)调制技术。

2)多进制调制：同频正交双载波调制 IQ(相位正交)

如果一个电磁波的波形代表 N 个比特(𝑁 ≥ 2)，如 000，001，010....等等，此调制过 程则称为多进制调制。在多进制调制中，通常利用不同的相位来区分不同的波形。在实际系统中，直接操 控单一载波信号的相位可能具有一定的复杂性。为了解决这个问题，可以通过操控 正交同频率的两个双载波信号各自的幅度来实现对混合信号相位的控制。这样的方 法能够更有效地实现相位调制。

(3)多进制调制相位调制 nPSK

在上述条件下，如果希望混合后的信号始终保持幅度为 1，那么调制信号的变化将 仅仅影响相位，这就是 n-PSK 调制，例如 4PSK、8PSK 和 16-PSK 等。

2.频带高频调制(模拟调制)

射频调制通常使用模拟幅度调制技术，这种技术也被称为“混频”技术，用于在通 信中传输模拟信号。这种调制技术的基本思想是将模拟信号(通常是声音或视频)转 换成适合在射频(RF)信道上传输的信号。具体原理是频带高频调制将模拟信号的波形与高频载波信号进行合并。这个过程通 常包括改变载波信号的幅度、频率或相位，以便携带模拟信号的信息。合并后的信 号随后被发送到通信信道，最终到达接收端，接收端再进行解调以还原原始模拟信 号。随着数字通信技术的发展，数字调制技术逐渐取代了模拟调制，因为数字通信 更容易实现、抗干扰性更强。在模拟调制中应用的调幅(AM)、调频(FM)和调相(PM)， 在数字调制中分别称为幅移键控(ASK)、频移键控(FSK)和相移键控(PSK)。

扩频通信

依据香农定理，在给定的信噪比𝑆/𝑁(信号与噪声的比率，它在香农定理中被用来描 述通信系统的性能，更高的信噪比意味着更高的传输速率和更低的误码率)条件下， 不论采用何种数字调制方式，调制后的信号所需的频谱带宽与传输速率(波特率)成 正比关系。传输速率越高，所需的带宽也越大；反之，速率越低，带宽则相对较小。扩频技术的核心思想是通过在发送端和接收端都采用相同的扩频序列来实现信号 的传输和解码，从而增加通信系统的抗干扰性、安全性和容量。扩频通信将信号分 散到更宽的频带内，使其对窄频带干扰更具鲁棒性。这意味着扩频信号在面对干扰 时仍然能够传输可靠的数据。由于扩频通信采用了特定的扩频序列，未经授权的接 收方很难解码传输的信息，因此具有一定的隐蔽性和安全性。这使得扩频通信在军 事和保密通信等领域得到广泛应用。

多址通信

卫星通信中，需要区分多址连接与多路复用，虽然他们都是解决多路信号共用同一 信道的问题。多路复用：这是指一个地面站将来自多个用户终端的信号在基带信道上进行复用的 过程。多址连接：这是指多个地面站的信号在卫星转发器中进行射频信道的复用。也就是 说，在卫星通信系统中，多个地面站可以通过一颗卫星与多个其他地面站建立各自 的通信链路，这种方式被称为多址连接。多址通信的基本问题在于如何识别和区分 来自不同地面站的信号，以确保它们不会相互干扰。多址连接的核心思想是允许同一卫星转发器联接到多个地球站。为实现这一目标， 需要利用信号的特征，如频率、时间、空间等，来分割和识别这些信号。常见的卫 星通信多址连接方式包括频分多址联接(FDMA)、时分多址联接(TDMA)、码分多址 联接(CDMA)和空分多址联接(SDMA)。这些技术允许多个地面站在同一卫星上建立 各自的通信通道，从而实现了多地面站之间的并行通信。地面通信领域 1G 时代主要采用 FDMA(Frequency Division Multiple Access，频分多 址接入)技术；2G 时代采用 TDMA(Time Division Multiple Access，时分多址接入)技 术；3G 时代采用 CDMA(Code Division Multiple Access，码分多址接入)技术；4G 时 代采用 OFDMA(Orthogonal Frequency Division MultipleAccess，正交频分多址接入) 技术；5G 时代采用 NOMA(Non- orthogonal Multiple Access，非正交多址接入)技术。

终端小型化 VSAT

VSAT 是“Very Small Aperture Terminal”的缩写，可以直译为“甚小孔径终端”，也 可以意译为“甚小天线地球站”。这个系统源于 20 世纪 80 年代中期，利用现代技术 开发，它在卫星通信领域带来了一些新的特点。VSAT 系统中的“小”指的是天线口径小，通常在 0.3 米到 2.4 米之间。这个系统具 有一些显著的优势，包括通信灵活性高、可靠性强、成本低廉、易于使用，而且小 型站点可以直接安装在用户处。由许多这种甚小天线地球站组成的卫星通信网络被 称为“VSAT 网络”。用通俗的语言来说，这意味着将卫星通信地球站变得更小巧， 就像手持式卫星终端(手机)一样方便使用。

4.5. 通信卫星的基本轨道

通信卫星的轨道是其在太空中的运行路径，其基本轨道定义包括轨道高度、轨道类 型、轨道倾角、升交点经度和轨道周期等关键参数。轨道高度决定了卫星距离地球 的距离，不同高度的轨道适用于不同的通信需求。轨道类型包括地球同步轨道、中 地球轨道和低地球轨道，每种类型都具有独特的应用优势。轨道倾角影响着卫星的 轨道路径，而升交点经度确定了卫星在赤道上的位置。轨道周期则决定了卫星绕地 球一周所需的时间。这些轨道参数在设计和部署通信卫星时都起着至关重要的作用， 以满足不同通信需求和覆盖区域的要求。

4.6. 卫星空间组网技术

空间组网从字面上来理解就是在太空中构建网络。类比于地面的网络，它具有多种 不同的空间尺度和结构。首先，空间组网可以在不同的空间尺度上建立网络，从卫星之间相隔几十米的局域 网到覆盖整个太阳系的深空网络。它允许在各种尺度上建立连接。其次，在结构上， 空间组网可以采用经典网络结构，建立稳定的关系，也可以采用自组织网络结构， 随时根据需要建立网络连接。这种灵活性使得空间组网可以适应不同的应用场景和 要求。

无论什么样的网络在组网技术上都遵循着 OSI 的网络模型。物理层主要规定了物理设备的标准，例如网线和光纤的接口类型，各种传输介质的 传输速率等。其主要任务是传输比特流，即将由 1 和 0 表示的数字数据转化为电流 的强弱进行传输，然后在目的地再次将其转化为 1 和 0，这个过程通常称为数模转 换和模数转换。在这一层传输的数据被称为比特。数据链路层规定了如何对数据进行格式化以便传输，并管理对物理介质的访问。此 层通常还提供错误检测和纠正功能，以确保数据能够可靠地传输。网络层则负责在不同地理位置的网络主机系统之间建立连接和选择路径。随着互联 网的发展，用户访问全球各个站点的需求急剧增加，而网络层则是管理这种连接的 关键层级。传输层定义了传输数据的协议和端口号(例如，HTTP 使用端口 80)，主要协议包括 TCP(传输控制协议，强调可靠性，适用于需要高可靠性且数据量大的传输)和UDP(用 户数据报协议，强调效率，适用于可靠性要求较低且数据小量的传输)。传输层的主 要任务是将从下一层接收的数据进行分段和传输，然后在目的地重新组装。这一层 的数据通常被称为段。

会话层通过传输层(使用端口号进行标识，包括传输端口和接收端口)建立数据传输 的通信通道，主要用于在不同系统之间发起会话或接受会话请求。在建立会话时， 设备之间需要相互认识，可以使用 IP 地址、MAC 地址或主机名等方式。表示层的主要任务是确保一个系统的应用层发送的信息可以被另一个系统的应用 层正确读取。例如，当一台计算机使用广义二进制编码的十进制交换码(EBCDIC)而 另一台计算机使用美国信息交换标准码(ASCII)来表示相同的字符时，表示层可以通 过使用一种通用格式来实现不同数据格式之间的转换。应用层是 OSI 模型中最接近用户的层级，它为用户的应用程序(如电子邮件、文件传 输和终端仿真)提供网络服务。这一层负责处理用户与网络之间的交互，为用户提供 各种网络功能和服务。对于空间组网而言，其最重要的特点之一是其空间属性。这些空间特点在多个方面 体现：首先，空间组网通常采用无线通信方式，主要使用电磁波作为通信介质。其次，空 间组网的环境变化特点非常显著，包括传输环境和传输距离都可能随时发生变化。第三，网络拓扑受到空间拓扑的快速变化影响，这意味着网络结构可能会频繁变化。第四，网络拓扑的变化会对传输产生重大影响，因此传输性能需要适应这种变化。最后，构建在空间组网之上的应用程序也需要考虑适应这些特点。由于空间组网需求复杂多样，涵盖多种应用环境，因此出现了许多不同的空间网络 结构，形成了各种不同的协议体系。

4.7. 空间拓扑与星间链路

在卫星通信系统中，卫星之间存在两种主要的通信链路：一种是空间-地球链路，另 一种是空间-空间链路。在空间-空间链路上，通过光通信技术可以实现大容量的数 据传输。然而，在空间-地球链路上，由于无线电波需要穿越大气层并受到雨衰等因 素的影响，实现大容量通信相对困难。为了克服这一挑战，可以采用比 Ka 波段更 高的频段来实现通过无线电波的大容量通信。引入星际链路的概念使得低轨卫星移动通信系统能够减少对地面网络的依赖程度， 因此更加灵活方便地进行路由选择和网络管理。此外，星际链路的引入还可以减少地面信关站的数量，从而降低了地面端系统的复杂性和投资成本。为了应对卫星移 动通信系统中的大数据量需求，星际链路通常需要采用较高的工作频段或者激光星 际链路等高效技术。

在卫星通信系统中，通过建立星间链路，对于整个卫星通信系统有如下意义：1.扩大了系统的覆盖范围，使得通信信号能够更广泛地传播。2.减少了传输时延，满足多媒体实时业务的 QoS 要求，确保了高质量的通信服务。3.可以独立组建网络，不再依赖于地面网络来提供通信服务，同时作为地面网络的 备份，提高了通信系统的可靠性。4.在一定程度上解决了地面蜂窝网络的漫游问题，为移动用户提供更稳定的通信连 接。

星间链路包括四个关键子系统，它们各自承担重要的功能：接收机子系统：负责接收信号并执行放大、变频、检测、解调和译码等操作，为星 间链路与卫星下行链路之间的通信提供接口。发射机子系统：在卫星的上行链路中选择要传输到星间链路的信号，执行编码、调 制、变频和放大等处理。捕获跟踪子系统：确保星间链路两端的天线对准(捕获)并保持精确的指向(跟踪)，以 确保信号的有效传输。天线子系统：负责接收和发送电磁波信号，起着关键的收发作用。这些子系统的协同工作使得星间链路能够高效地传输信号，为卫星通信系统的稳定 运行提供了支持。

5. 卫星互联网的发展

卫星互联网是一种基于卫星通信的互联网，它通过多颗卫星组成的全球规模网络， 实现了广域覆盖，提供了宽带互联网接入以及其他通信服务。与传统的地面网络不 同，卫星互联网将通信基站部署在太空中，使每颗卫星成为一个移动的基站，从而 实现了全球性的通信覆盖。这一网络架构允许实时信息传输和处理，为地面和空中 终端用户提供了更便捷的通信服务。

5.1. 高轨宽带卫星通信的发展

高轨道卫星(GEO)移动通信业务有其独特的特点，主要得益于利用位于赤道上方 35,800km 的对地同步卫星进行通信。在这个高度上，一颗卫星几乎能够涵盖整个半 球，形成一个区域性通信系统，能够为覆盖范围内的任何地点提供服务。以美国为 例，一颗高轨卫星可以覆盖美国大陆的大部分区域，包括阿拉斯加、夏威夷以及近 海地区，覆盖范围相当广泛。典型的高轨宽带卫星通信系统包括早期面向企业用户的 IPSTAR、宽带全球区域网 (Broad-band Global Area Network)和 Spaceway-3 等系统。而后来，随着大众需求的 迅速增长，以 Exe De Internet 为代表的高通量宽带通信卫星也开始迅速发展壮大。

(1)IPSTAR 卫星通信系统

IPSTAR 是一颗于 2005 年 8 月发射的卫星，当时它是全球容量最大的通信卫星之 一。IPSTAR 的主要任务是为亚太地区的 22 个国家和地区的用户提供多媒体广播、 宽带互联网接入、视频会议等高轨宽带业务。该卫星采用了 Ku/Ka 混合频段技术， 覆盖范围包括 84 个 Ku 频段点波束、3 个 Ku 频段赋形波束、7 个地区广播波束以 及 18 个 Ka 频段点波束。整个系统的总带宽达到了 45G，其中 12G 的带宽覆盖了中 国全境。这一卫星系统为亚太地区的通信提供了强大的支持和覆盖。

(2)宽带全球区域网(BGAN)

宽带全球区域网(Broadband Global Area Network，BGAN)是建立在 Inmarsat 卫星基 础之上的全球卫星宽带局域网，专为支持移动通信业务而设计的卫星通信网络。该 系统的工作频段位于 L 波段，提供了下行速率从 216 至 432 kbps 以及上行速率从 72 至 432 kbps 的通信能力。BGAN 系统的设计目标包括实现从模拟通信向数字通 信的过渡、从传统电路交换向因特网业务的演进，以及从窄带话音数据向宽带高速 数据传输的转型。这一卫星系统覆盖全球 85%的陆地范围，为移动用户提供了多种 服务，包括视频直播和宽带网络接入等。

(3)Spaceway-3 卫星通信系统

Spaceway-3 卫星通信系统由休斯网络系统公司研制和运营，于 2007 年成功发射升 空。这是世界上首颗具备在轨切换和路由功能的卫星。Spaceway-3 采用 Ka 频段通 信，结合多波束和星上快速包交换技术，极大地缩短了网络传输时延，覆盖范围包 括美国全境以及加拿大大部分地区。该系统总通信容量达到 10Gbps，可以连接 165 万个用户终端，容量相当于 Ku 频段通信卫星的 5 到 8 倍。

(4)ExeDe Internet

Exe De Internet 是由 Via Sat 公司的 Via Sat-1 和 Via-Sat-2 宽带通信卫星构成，分别 于 2011 年和 2017 年成功发射，是目前容量最大的高轨宽带卫星通信系统。Via Sat-1 采用 Ka 波段点波束技术，总容量高达 140 Gbps，下载速率可达 12 Mbps， 足以满足超过 200 万用户的卫星互联网接入需求。而 ViaSat-2 卫星则是波音公司迄 今发射的最大卫星，总容量达到 300 Gbps，覆盖面积是 ViaSat-1 的 7 倍，可以为 250 万用户提供高达 25 Mbps 的宽带服务。

5.2. 低轨卫星互联网的发展

当前，全球有多家卫星公司推出了 NGSO 卫星星座计划，旨在借助卫星网络提供与 地面通信网络媲美的互联网接入服务。大多数卫星公司计划在未来五年内将首批卫 星送入轨道。同时，我国也提出了几个卫星星座计划，包括由数百颗卫星组成的"鸿 雁"和"虹云"等项目。值得注意的是，近三年内，美国联邦通信委员会(FCC)已经授权和许可了超过 13000 颗 NGSO 卫星，这表明 NGSO 卫星星座领域正经历着快速的发展和扩张。

在 2021 年到 2025 年期间，中国的卫星发射市场将经历一个快速增长的时期，且卫 星星座的轨道位置都位于低地球轨道(LEO)。这些卫星的单颗质量都超过 100 公斤。国家队计划发射大约 560 颗低轨卫星，总重量接近 216 吨。对于百公斤级的卫星， 通常需要进行“一箭多星”的发射任务，而只有中型或大型火箭才能胜任这种任务。然而，使用大型火箭进行百公斤级卫星的发射会导致运载能力过剩，效益不高。

5.3. 中轨卫星互联网的发展

中轨卫星互联网星座的代表性项目是 O3b 计划，它的全称是“其他 30 亿”(Other 3 billion)。O3b 计划的目标是解决由于地理、经济等因素而未能接入互联网的全球 30 亿人口的上网问题。这个项目由互联网巨头谷歌公司、媒体巨头 John Malone 旗下 的海外有线电视运营商 Liberty Global 以及汇丰银行共同合作组建。

自 2013 年 6 月开始，O3b 公司成功地陆续部署了 8 颗 MEO 卫星，覆盖了 7 个区 域。这些卫星采用 Ka 频段，每颗卫星的吞吐量约为 12Gbps。到了 2014 年 9 月，这 8 颗卫星已全面投入运营，提供中继带宽高达 600Mbps 的服务，而且传输时延不超 过 150ms。之后，于 2014 年 10 月 18 日成功将最后 4 颗卫星送入轨道，使得 O3b 星座总共包括了 12 颗中地球轨道卫星。

5.4. 低轨卫星通信系统

低轨互联网卫星星座是一种利用运行在 200 至 2000 公里轨道高度的卫星群，向地 面提供宽带互联网接入服务的系统。这种系统通过多颗卫星相互协作，实现了全球 范围的覆盖。

传统低轨卫星通信系统

(1)铱(Iridium)星通信系统

铱星系统是全球独一无二的采用星间链路组网的低轨星座系统，能够实现全球范围 的无缝覆盖。铱星一代系统于 1998 年建成并开始商业运营，但在 1999 年宣告破产， 随后被“新铱星”公司接管。铱星星座的卫星轨道高度为 780 公里，由 66 颗卫星分 布在 6 个轨道面上，并使用 L 频段进行用户链路通信。铱星二代通过对一代卫星的逐步升级，采用了一些先进技术，如配置了 48 波束的收 发相控阵天线、增加了 Ka 频段的用户链路、并配备了软件定义的可再生处理载荷 等，从而实现了更高的业务速率、更大的传输容量以及更多功能。自 2017 年 1 月开 始至 2019 年 1 月 11 日，铱星二代已完成所有卫星的发射和部署。新系统的传输速 率可达 1.5Mbps，适用于各种应用，包括运输、便携终端，其速率分别可达 30Mbps 和 10Mbps。此外，铱星二代还具备对地成像、航空监视、导航增强、气象监视等多 种功能。

(2)ORBCOMM 系统

ORBCOMM 星座于 1996 年正式启动全球数据通信商业服务。这个星座系统由大约 40 颗卫星和 16 个地面站组成，这些卫星运行在轨道高度为 740 到 975 公里的 7 个 轨道面上。需要注意的是，ORBCOMM 星座内部没有星际链路，而用户链路采用的 是 VHF 频段。与第一代系统相比，ORBCOMM 的第二代卫星在质量上提高了 3 倍，并将接入能力 提升了 6 倍。此外，ORBCOMM 目前还拥有全球最大的基于卫星的 AIS(船舶自动 识别系统)网络服务。

(3)Globalstar 系统

Globalstar 系统于 1999 年开始商业运营。这个系统采用了玫瑰星座设计，卫星的轨 道高度约为 1400 千米，总共由 48 颗卫星组成。用户链路采用了 L 波段和 S 波段， 而通过无星际链路和弯管透明转发的设计，成功地降低了建设成本。Globalstar 的第二代系统进一步提高了系统的传输速率，并新增了一些新的业务，包 括互联网接入服务、ADS-B(广播式自动相关监视)以及 AIS(船舶自动识别系统)等功 能。

6. 通信卫星：灿若繁星，无限可能

卫星通信行业在国防科技、社会管理和大众生活中扮演着至关重要的角色。它为全 球各国家提供了战时保障需求，可以在在维护国家安全、提高企业运营效率、改善 民生生活，以及在经济科技竞争中取得极大优势。我国目前已经采取了多项政策措 施，鼓励和促进卫星技术在各个领域的规模化应用、商业化服务以及国际化拓展， 为卫星通信行业带来了巨大的发展机遇。卫星通信具备广泛的覆盖能力和高度可靠 性，能够填补蜂窝通信在航空、航海、偏远地区和应急通信等场景中覆盖能力不足 的缺点。截至 2023 年 8 月底，华为 Mate60 Pro 手机已上市销售。继 2022 年 Mate50 手机支 持北斗双向短报文功能之后，这款新手机还增加了卫星通话功能。手机的发布瞬间 引起了整个产业界对卫星通信的高度关注。2022 年 3GPP R17 版本包括了对非地面 网络(NTN)的 5G NR 支持，这迅速引起了产业界的剧烈反应。

在芯片领域，高通、紫光展锐、联发科等公司纷纷发布了与卫星通信相关的芯片组， 并积极寻求与终端制造商的合作；终端设备领域，除了华为之外，小米、vivo、魅 族、联想(MOTO)等公司也计划上市相关产品；生态系统领域成立了中国 NTN 工作 组，以加速国内相关标准的制定和建设。回顾这一历程，可以追溯到大约 1980 年前后，当国际海事卫星服务启动时，卫星通 信产业的大幕正式拉开。在随后的四十多年里，先后出现了北斗、天通、全球星、 国际卫星、铱星、星链等多个卫星通信系统，它们能够提供各种服务，包括定位、 语音通信、短信传输、数据连接等多种功能。

6.1. 通信卫星的产业链

通信卫星产业链中的用户端涵盖了卫星运营和应用服务。卫星运营通常划分为空间 段卫星运营服务和地面段卫星应用服务两个主要部分。空间段卫星运营服务主要包 括各种卫星转发器租赁服务，如通信、导航和遥感等。而地面段卫星应用服务则主 要提供专用通信网络、空间信息提供、定位路线规划等应用解决方案，以及各类卫 星互联网定制服务和软件系统应用服务。卫星应用通常可以划分为卫星移动通信业 务、卫星固定通信业务和卫星中继业务。在国内，卫星互联网运营服务必须获得相应的牌照才能进行商业运营。这些牌照主 要包括电信业务资质和无线电频率使用许可。

第一类卫星通信业务牌照仅由中国卫通、中国电信和中国交通通信信息中心所拥有。这些牌照包括卫星固定业务和卫星移动业务，属于第一类基础电信业务。第二类卫星转发器出租和出售业务牌照仅由中国卫通、中国电信和中信数字媒体网 络有限公司所拥有。这些牌照属于第二类基础电信业务，包括卫星转发器出租、出 售业务和国内甚小口径终端地球站通信业务。牌照是国内开展相关卫星互联网运营服务的前提，卫星通信属于资金、技术密集型 产业，在国内也属于高度管制的行业。同时无线电频率许可属于主权内容，应用端 需要在相应主权国家申请频率使用许可，方可开展业务，所以开展卫星通信业务的 复杂度和难度极高。

空间段卫星互联网产业属于卫星通信领域的一种特殊应用，与通信卫星的制造产业 链高度相关。在产业链的上游，主要涉及通信卫星的工程研制，包括卫星的整体设 计、仿真测试和试验。这方面的工作主要由航天科技、航天科工集团、中科院旗下 的卫星研究机构及相关高校共同参与。一些微小卫星(如立方星)的整体设计、仿真 测试和试验也涉及到高校和一些商业卫星企业如微纳卫星、银河航天的参与。互联网通信卫星的制造产业链中游主要包括卫星样机的设计、制造和批量生产。这 个领域包括对有效载荷、结构系统、测控系统、姿轨控制系统、热控系统、电源系 统的设计等，对专业技术和资质要求较高，与卫星的整体设计和仿真测试有密切关 联，因此市场准入壁垒相对较高。在产业链的中游，航天科技、航天科工集团、中 科院等相关研究机构和所属企业仍然扮演重要角色，而民营企业主要专注于提供零 部件和电子元器件等支持产品。此外，卫星地面测控网和数据处理的领域，已经开 始向一些具备相关资质的民营企业拓展。产业链的下游主要包括卫星互联网应用产 业，可以进一步细分为卫星互联网应用的地面终端设备制造、集成和运营服务等领 域。

6.2. Starlink 的部署促使通信卫星服务的地区与客户迅速扩展

根据最近几年美国卫星协会(SIA)的数据统计，全球卫星通信主要分为不同种类的卫 星通信服务。尽管 大众消费业务在卫星通信服务市场中所占比例有所下降，但它仍然是全球卫星服务 市场的主要组成部分，其次是卫星固定通信服务。

在各项具体卫星通信服务业务中， 卫星电视直播业务占据了 78.09%的份额，其次是通信卫星转发器租赁业务，占比 8.13%。这主要原因是国外观众通过卫星电视广泛观看电视节目，因此卫星电视直播 业务的需求相对较高。Starlink 服务于 2020 年开始在美国和一些其他国家进行有限测试，称为“Better Than Nothing Beta”，2021 年 2 月，Starlink 宣布正式提供全球范围的公开服务。截止到 2023 年 10 月，Starlink 已在全球 62 个国家和地区提供卫星互联网服务，覆盖范围 包括美国、加拿大、欧洲、日本、澳大利亚、新西兰的大部分地区，以及南美洲和 非洲的部分地区。根据 Starlink 官方网站的信息，老挝、柬埔寨和越南计划从 2024 年开始提供 Starlink 互联网服务，而泰国则正在等待监管机构批准。截至 2023 年 9 月，Starlink 的全球活跃用户数量已超过 200 万，用户增长也呈现明显提速趋势。

在民用和军事领域，星链均实现了多方面的业务创新，同时商业模式也持续得到验 证。除了在民用领域提供服务外，2022 年的“俄乌冲突”发生后，Starlink 一直在为 乌克兰军队提供情报支援，协助进行精确打击。2023 年 10 月 11 日，SpaceX 星链 官方网站全新推出星链直连手机业务 (Direct to Cell)。根据 SpaceX 官网信息，其 适用于现有的 LTE 手机。无需更改硬件、固件或特殊应用程序，即可通过星链发送 文本、语音和数据。将携带 4G 基站(eNodeB)入轨，卫星使用星间链路，比透明转发 系统更加灵活，属于星上再生处理模式的卫星通信网络建设。预计 2024 年实现短信 发送，2025 年实现语音通话，2025 年实现上网(Data)，同年分阶段实现 IOT(物联网)。发射手机直连卫星将先基于猎鹰 9 号，后续将使用星舰发射。Starlink 已经与全球其 他多家运营商达成了协议：这些运营商包括：澳大利亚的 Optus、加拿大的 Rogers、 日本的 KDDI、新西兰的 One NZ 和瑞士的 Salt。

6.3. 卫星通信大众消费市场空间广阔

在大众消费通信服务领域，主要包括卫星电视直播服务、卫星音频广播以及卫星宽 带业务。

1.卫星电视直播

2008 年 6 月，我国成功发射了中星 9 号卫星，标志着我国直播卫星系统的建成并投 入使用。根据广电总局发布的直播卫星户户通开通用户数量统计图计算，截止 2023 年 7 月 31 日全国户户通累计开通用户数量 1.34 亿户，比上个月底新增开通 13 万 户，平均每天开通 0.42 万，我国卫星电视直播已经成为全球用户规模最大的平台。然而，从经济效益角度来看，卫星直播电视项目大部分时间都处于亏损状态。主要 原因是当前卫星直播电视平台尚未实现商业化运营，国家将其定位为有线电视的补 充，主要服务边远农村地区，提供免费服务，依赖政府年度财政经费来维持终端的 基本收视功能以及各省市的基本节目。国内卫星电视直播业务和卫星音频广播的市 场规模可以参考中国卫星通信集团的广播电视业务收入。2022 年中国卫通广播电视 和卫星传输服务的营业收入达到 27.33 亿元，根据该公司在国内市场的份额约占到 90%。因此 2022 年我国卫星电视直播和卫星音频广播的整体业务规模约为 30.37 亿 元。预计到 2025 年，我国卫星电视直播和卫星音频广播的整体业务规模将达到 35 亿元。

2.卫星宽带业务

市场需求主要集中在陆地卫星宽带通信、航空卫星宽带通信以及海上宽带卫星通信。随着星网和 G60 两大低轨宽带通信星座的建设，我国自主可控的卫星宽带系统接入 预计在 2025 年前将稳步增长。

6.4. 低轨卫星通信带动天地一体化信息网络的建设进程

华为等公司通过在通用手机终端上加装卫星模块，降低了卫星通信终端成本。然而， 卫星通信在城市等蜂窝网络密集覆盖的场所仍然无法吸引用户付费使用，依然是小 众化市场，主要为喜欢极限运动及探险的旅行者提供安全感及实现无基站通信灾区 的群众对外联络。我们认为在短期内，为内卷的终端市场增加新功能可以吸引用户的注意，至少可以 推动技术发展。虽然用户可能不会真正使用卫星通信，但在选择产品时，会优先选 择带有这一功能的产品。

随着卫星通信技术的不断进步，低轨道卫星星座的建设正成为行业的主要趋势，产 业界也将积极投资和布局相控阵卫星通信终端。根据 NSR 的报告，预计到 2024 年， 全球将有 8000 颗卫星在轨道上运行，终端设备和运营收入也将达到 5000 亿元，在 线卫星通信终端的数量将增至 400 万套。随着政策支持、技术进步以及需求驱动，我国卫星互联网市场规模稳步提升。中商 产业研究院数据显示，2021 年中国卫星互联网行业市场规模达到 292 亿元，2022 年 规模超 300 亿元，预计 2025 年市场规模将达到 447 亿元，2021-2025 年复合增长率 达到 11%。

从长期发展的角度来看，根据 6G 的愿景，未来将实现全域覆盖的无缝立体连接， 因此需要积极推动星地一体融合组网。为了在 2030 年前后的 6G 时代实现这一愿 景，产业界应该通力协作，而手机卫星通信就是其中一个成果。首先，在产业演进方面，6G 时代的全域覆盖模式需要卫星网络支持，不仅在人迹罕 至的地方需要卫星通信，而且在城市地区也需要卫星网络来弥补地面基站的盲区。其次，现有的卫星通信终端和服务虽然起点较低且资费昂贵，但培育了消费意识， 为未来产品升级奠定了基础。再次，在技术发展方面，5G NTN 构建了新一代卫星通信的原型化标准，未来将通 过从“透传模式”向“再生模式”的演进实现卫星通信服务的融合，并不断提升卫 星通信性能。最后，在产业发展方面，我们认为华为等公司的规模化终端推广能够激发上下游生 态适配升级的积极性，各类行业终端和应用提供商也能够迅速发展。根据企查查数据。我国卫星互联网相关企业注册量从 2020 年起开始迅速增多，2022 年增长到 1.27 万家，2023 年 1-9 月，注册量已接近 1.8 万家，预计注册量规模还将 继续扩张。

2019 年，中国电科 54 所领导开发的“天象”试验 1 星和 2 星成功发射，标志着中 国电科天地一体化信息网络重大项目试验试用系统的第一阶段完成。这两颗星是我 国首个具备传输组网、星间测量、导航增强和对地遥感等多功能的低轨卫星。预计到 2025 年，我国的天基网络将初步建立，实现与地面网络的互联互通。天基网 络包括天基骨干网、天基接入网和地基节点网，天基网络与地面互联网和移动通信 网相互连接，形成全球时空连续通信、高可靠安全通信、区域大容量通信和高机动 全程信息传输等多项能力。我们认为，随着移动卫星通信和地面移动通信技术的进步，卫星通信系统与 5G 技 术相互融合，逐步实现天地一体化，卫星星座系统必将成为全球信息网络建设的重 要趋势之一。

我们认为低轨卫星互联网方面，目前我国以“国家队”为主导，包括航天科技的鸿 雁计划、航天科工的虹云工程、中电科的天地一体化网络、星网等，以及一些民营 企业如银河航天、微纳星空和上海垣信等。尽管这些计划目前还在试验阶段，但它 们已经公开了卫星组网的细节和时间表，2025 年底便会进行小范围应用。由于频谱资源竞争的加剧，不同的卫星通信系统难以使用相同的频率，尤其是在低 轨卫星的全球覆盖下，频率协调更为困难，频段有限。因此，各国纷纷着手建设低 轨卫星互联网，以抢占频率资源。我国新成立的星网集团将在低轨卫星互联网的统 筹规划和运营方面发挥主导作用，表明了政府加速推动卫星互联网产业发展的决心。

7. 卫星产业厚积薄发，带动上下游产业蓬勃发展

轨道频谱资源有限必须“先发制人”

轨道和频谱资源是太空战略资源，它们表现出稀缺性和排他性，引发各国积极争夺。在卫星运行期间，每颗卫星需要占用外层空间的特定轨道位置，然而近地轨道的容 纳能力有限；同时，卫星通信频段是发展太空业务的关键基础，但损耗较小的频段 资源有限。根据赛迪顾问的研究报告，地球近地轨道在维持一定的冗余度的情况下， 约能容纳 6 万颗卫星；到 2029 年，预计地球近地轨道将部署约 5.7 万颗卫星，因此 拥挤程度将会明显增加。此外，低轨卫星主要使用的 Ku 和 Ka 通信频段资源也逐渐 趋向饱和状态。根据国际电信联盟的《无线电规则》，轨道和频谱资源按照“先登先 占”和“先到先得”的原则进行协调分配，因此轨道和频谱资源成为太空领域中稀 缺的战略资源，各国正在积极展开布局，争取取得先发优势。在这一过程中，卫星 产业的战略价值将逐渐显现。

国家政策不断推动卫星产业融合发展

近年来，国家政策一直在推动卫星产业的深度发展，而在“十四五”规划期间，这 一发展预计将进一步加强。早在 2016 年，《“十三五”国家战略性新兴产业发展规 划》就明确提出了到 2020 年要建立更加完善的卫星及应用产业链的目标。在此政策 的推动下，我国在“十三五”期间加快了卫星发射的速度，总计发射了 255 颗卫星。而在“十四五”期间，我国计划将进一步深化这一发展，特别是围绕通信、导航、 遥感等应用领域，逐步完善太空基础设施系统，加强应用创新，提升卫星产业为实 体经济发展提供支持的能力。国家政策将继续在卫星产业领域提供支持，以确保其 持续稳健的发展。根据 ITU 要求，在卫星频率和轨道申请后的七年内必须发射第一颗卫星，九年内必 须发射总数的 10%，12 年内必须发射总数的 50%，14 年内必须全部发射完成，否 则注册失效。

我们认为，推进卫星产业发展的技术支撑有以下两点，下面两点将是未来卫星产业 发展的催化剂。

1. 小卫星的研制成本不断降低

卫星制造技术的不断进步促使卫星朝着小型化和标准化方向发展，从而为卫星的批 量制造、发射以及构建卫星网络奠定了基础。通常，重量在 1000 千克以下的卫星被 统称为“小卫星”。这些小卫星利用微电子、微机械、纳米技术以及集成电路制造等 先进技术，使它们具备了研制周期短、成本低、重量轻、体积小、发射方式灵活等 优势。这些特点使小卫星能够以高性能并涵盖多领域的广泛应用。

2. 火箭回收技术和卫星发射成本的降低

随着火箭的运载能力的不断增强以及回收技术的进步，卫星发射进入了一个高密度 和短周期的新阶段。SpaceX 公司凭借其可回收运载火箭猎鹰 9 号以及一箭多星技 术，成功降低了卫星发射的成本，实现了星链卫星的密集发射。同时，我国也积极 发展可重复使用的火箭技术，为进一步降低发射成本创造了空间。国家队首款目标回收火箭，即长征八号升级版 CZ-8R，目前正在研制中，计划在 2025 年首次实现火箭回收。航天科技集团在 2022 年 2 月的国际研讨会上介绍了载人运 载火箭一子级可能采用新型垂直起降回收方案。与此同时，我国的一箭多星技术也 在不断取得突破，卫星搭载数量有望进一步增加。例如，2015 年，长征六号火箭实 现了一箭发射 20 颗卫星的壮举，而在 2022 年，长征八号遥二运载火箭采用了共享 火箭的“拼车”发射模式，创造了一箭发射 22 颗卫星的新纪录。这些发展将对我国 航天技术的未来发展产生深远影响。

8. 国内外重点通信卫星产业动态跟踪

8.1. Starlink：计划弥合数字鸿沟，推动美军国防通信革命

“星链”(Starlink)是美国 SpaceX 公司的一座覆盖全球的低轨道卫星互联网星座系 统，目标是彻底改变人们对互联网接入的方式。这一计划在 2015 年 1 月首次亮相， 其背后的愿景是为那些生活在偏远地区、山区、农村地带或缺乏传统互联网基础设 施的人们提供高速、可靠的互联网连接。星链从提出计划到首次测试卫星发射历时三年，首批卫星从测试到组网过程历时 15 个月，从 2019 年开始星链进入高速发展，目前已经发射超 5000 颗低轨卫星。

卫星制造方面，Starlink 卫星迅速迭代，成本不断降低。

Tintin

丁丁-A(Tintin A)和丁丁-B(Tintin B)是星链计划的试验卫星，于 2018 年 2 月 22 日发 射至轨道高度为 514 km 的极地轨道。

星链 V1.0

星链 V1.0 是星链 V0.9 的升级版本，于 2019 年 11 月 11 日首次发射，升级包括 Ka 波段天线，单颗卫星发射质量增加到 260 kg。

星链 V1.5

星链 V1.5 包含星间激光链路传输，首批三颗卫星在 2021 年 6 月 30 日的“拼车发 射”中被发射至倾角 97.5°的极地轨道，每个卫星质量约为 295 kg。

星链 V2.0 Mini

星链 V2 Mini 版的通信能力是星链 V1.5 版的 4 倍。和星链 V1.5 版相比，星链 V2 Mini 版增加了更多强大的相控阵天线，并为网关站的回程链路增加了 E 波段。星链 V2 Mini 版使用采用氩作为燃料的霍尔电推进系统，新的电推进系统的推力是 星链 V1.5 版卫星氪电推进系统的 2.4 倍，比冲是 1.5 倍。氩电推进器是由 SpaceX 的 工程师研发的，是第一个在轨运行的氩电推力器。星链 V2 Mini 版的单星重量达到了 800 公斤左右，几乎是星链 V1.5 版的三倍。星链 V2 Mini 版的尺寸也更大，宽度超过 4.1 米。星链 V2 Mini 版的太阳翼向两侧展开， 太阳翼展开之后整星宽度约 30 米；星链 V1.5 版只有单侧太阳翼，太阳翼展开宽度 为 11 米。这样，星链 V2 Mini 版卫星的总面积达到了 116 平方米，是星链 V1.5 表 面积的 4 倍多。而星链 V2 版的总表面积将在星链 V2 Mini 版基础上再翻一倍。升级后的星链 V2 Mini 版算是星链 V1.5 版和星链 V2 版本之间的一个过渡版本。在 使用星际飞船发射星链 V2 之前，猎鹰九号将开始发射星链 V2 Mini 版。星链 V2 Mini 版可以兼容未来的星链 V2 版星座。

Starlink 系统的部署速度不断提升，截至 2023 年 11 月，Starlink 卫星的总数已经达 到 5,376 颗，其中在 2023 年升空了 1,710 颗卫星。在 2018 年成功发射了两颗试验 星后，2019、2020 和 2021 年分别部署了 120 颗、833 颗和 989 颗卫星，2020 和 2021 年间同比分别增长了 594.16%和 18.73%。到了 2022 年，Starlink 全年共进行了 34 次 批量发射，成功部署了 1,722 颗卫星，同比增长了 74.12%。2022 年 Starlink 平均每 月卫星产能达到了 180 颗。自 2023 年开始，Starlink 的卫星发射再次大幅提速，平均不到 7 天就发射一批卫星。截至 2023 年 11 月 2 日，Starlink 星座的累计发射次数已经达到 118 批，卫星的总数 已经升空至 5,376 颗，2023 年升空 1710 颗，其中包括了 500 余颗 V2.0 Mini 卫星。2024 年，每月将执行 12 次飞行任务，全年共执行 144 次飞行任务。据 Space X 计 划，2024 年至 2027 年每年需生产/发射约 7000～8000 颗，2028 年后基本维持在每 年 8000 颗以上水平。

星链卫星的规模化制造涉及马斯克的先进制造理念、迭代模式、自主生产和成本控 制。1.为生产而设计：马斯克强调设计要服务于制造的效率，如特斯拉和猎鹰火箭所展 现。重点在于设计易于制造的系统、启动早期生产流程，及时发现设计问题，并且 强调设计与制造的协作，平衡卫星性能、成本和进度。同时，考虑发射需求，如星 链卫星设计中考虑猎鹰-9 火箭的容积。2.自主生产与垂直整合：SpaceX 坚持自研自产核心系统和部件，如星链的通信天线、 激光通信设备等，并与外部企业合作生产非核心部件，提高效率，降低成本。3.灵活的迭代升级：星链卫星从 2018 年起就展现出高度的生产灵活性，迭代升级频 繁，如不同版本卫星的设计调整，以应对新挑战和技术进步。4.规模增加与成本降低：星链采用流水线生产模式，提高制造规模的同时降低成本。例如，卫星生产速度从最初的 6 颗/天提升至 8 颗/天，同时显著降低了卫星和用户 终端的生产成本。马斯克指出星链卫星的成本远低于 50 万美元，地面用户终端从最 初的 2,400 美元/套降至 2021 年 4 月的 1300 美元，目标是减至 300 至 250 美元。

“一箭多星”技术显著降低了卫星发射的整体成本。猎鹰 9 号火箭由底部的第一级和 顶部的第二级组成。第一级装有九个梅林发动机，提供主推力；而第二级则配备了 一个梅林发动机和一个 Kestrel 发动机，用于精细调整轨道。该火箭还使用了一种特 殊装置-“卫星分离器”，能够将多个卫星送入不同的轨道。分离器结构类似于长方 形箱子，顶部设有一个弹出式抽屉。发射前，卫星分离器安装在火箭的第二级。当 火箭达到特定高度和速度时，分离器打开抽屉，释放卫星。之后，卫星利用自身推 进系统进入预定轨道。猎鹰 9 号可以通过控制抽屉的开启方式和时间在同一次发射 中释放多个卫星，还可以将不同卫星送入不同的轨道。多星发射技术可以分摊每个 卫星的发射成本，使卫星的发射成本大大降低。同时使得卫星的部署更加灵活，可 以更快速地完成卫星网络的建设，以满足各种不同应用的需求，并增加卫星的部署 速度。

8.2. OneWeb：跌宕起伏，初心不改，欧洲低轨卫星引领者

2014 年成立的英国一网公司(OneWeb)目标是打造低轨卫星星座，为偏远地区或互联 网基础设施落后的地区提供价格适宜的互联网接入服务。2016 年 1 月，英国一网公 司和欧洲空中客车防务及航天公司(Airbus Defence and Space)合资成立一网卫星公 司(OneWeb Satellite)，进行“一网”卫星星座的生产。2017 年 6 月，一期“一网” 星座的系统设计和频率规划获得美国联邦无线电管理委员会批准；2019 年 2 月， 一期“一网”星座的首批 6 颗卫星进入轨道；2020 年完成两次各 34 颗卫星发射。

由于一网公司资金能力不足，同时受新冠肺炎疫情影响，导致其资金链断裂，公司 在 2020 年 3 月递交了破产保护申请。随后，英国政府和印度巴帝全球公司最终与 英国一网公司达成收购协议，分别注资 5 亿美元。外加软银集团、美国休斯网络系 统公司、欧洲通信卫星公司等投资者的注资，目前已经全面恢复正常的运营。

OneWeb 星座第一阶段部署 648 颗在近地轨道的 Ku/Ka 频段卫星，包括 588 颗值 班卫星和 60 颗备份卫星，分布在高度 1200 公里、倾角 87.9 度的 18 个轨道面，每 个轨道面部署月 40 颗卫星，相邻轨道面间隔 9 度。单颗卫星可产生 16 个 Ku 频段 波束，实现多重覆盖，每颗卫星覆盖范围 1080*1080 公里，星座容量高达 7Tbit/s， 用户峰值速率围殴 500Mbps，延迟约为 50ms 左右。OneWeb 一期星座放弃了星间链路设计，在全球共布设了 44 个关口站。用户终端提 出服务请求后，由 OneWeb 卫星通过 Ku 波段天线接收请求，再由 Ka 波段天线转发 至可用的关口站，关口站则将请求提交给网络服务器。返回数据后，OneWeb 卫星 通过 Ku 波段天线将服务数据输送给用户终端。

北京时间 3 月 26 日，印度使用 GSLV MK3 火箭成功发射 OneWeb 第一代互联网星 座的最后 36 颗卫星，使该星座在轨卫星达到 618 颗，工作轨道 1200 公里。根据印 度空间研究组织的任务说明，本次发射的 36 颗 OneWeb 卫星总重量为 5805 公斤。这是 OneWeb 第一代宽带星座的第 18 次，也是最后一次发射。在地球同步轨道上拥有 36 颗卫星的法国公司 Eutelsat 与 OneWeb 在本周签署了合 并备忘录，合并之后除了英国政府持有的特别股份之外，双方股东将各自持有新公 司 50%的股份。Eutelsat 成立于 1977 年，属于传统的卫星通信公司，现已供应近 7,000 家电视台使用，也支持企业网络、移动通信与宽带服务。Eutelsat 目前是全球 第五大卫星服务供应商。此次合并之后 OneWeb 有望打通高中低轨卫星通信，结合 各轨道的卫星优势，有望打开与 Starlink 竞争的新局面。

8.3. 中国星网：鲜衣怒马少年时，不负韶华行且知

调雄兵，遣大将，中国卫星网络集团于 2021 年 4 月在北京揭牌成立，国务委员王勇 在成立大会上强调，组建中国卫星网络集团有限公司，是立足国家战略全局、顺应 科技产业变革大势的重大举措。其中特别提到，要做好顶层设计和资源整合，加强 科技攻关，着力提高全产业链创新能力和整体效能，确保系统安全稳定、自主可控。中国卫星网络集团排在国资委央企名单第 26 位，排名仅次于中国移动(中国电信 23、 中国联通 24、中国移动 25)。中国卫星网络集团有限公司注册资本 100 亿元人民币， 注册地是河北雄安，由国务院国资委 100%控股。

2023 年 7 月 9 日 19 时，长征二号丙/远征一号 S 运载火箭在酒泉卫星发射中心点 火升空，成功将我国卫星互联网技术试验卫星送入预定轨道，发射任务获得圆满成 功。执行本次任务的运载火箭以及发射的卫星互联网技术试验卫星分别由航天科技 集团一院和五院抓总研制。此次任务是我国低轨通信星座建设向太空迈出的重要一 步。

8.4. G60 星链：上海松江加快开辟新赛道

2021 年 11 月 26 日“G60 星链”产业基地启航仪式在松江举行。该项目由松江区、 联和投资、临港集团三方共同打造，将建设长三角首个卫星制造的“灯塔工厂”。“G60 星链”产业基地一期项目占地面积 120 亩，建筑面积 20 万平方米，将建设数 字化卫星制造工厂、卫星在轨测运控中心、卫星互联网运营中心。其中，卫星工厂 的设计产能将达到 300 颗/年，单星成本将下降 35%。预计于 2023 年投入使用。

松江区、联和投资、临港集团就推进卫星互联网产业集聚发展签署了战略合作协议， 三方将以卫星装备制造带动区域传统制造业升级迭代为基本目标，共同推进“G60 星链”产业基地建设。项目规划分三期建设，“十四五”期间完成“152”工程：即 建成 1 个全球低轨卫星通信星座，建成面积超 500 亩的卫星互联网产业集群，形成 规模超 200 亿的卫星互联网产业创新应用生态。“G60 星链”产业基地将成为高端人 才集聚、设施环境先进的国际一流卫星研发制造运营基地。G60 星链由地方政府牵 头，星座建设规模或更大、节奏或更快，有望加速产业链进入发展快车道。

8.5. 银河航天：卫星智能制造拥抱航天大时代

银河航天是中国的领先卫星互联网解决方案提供商和卫星制造商，同时也是中国商 业航天领域的首家独角兽公司。银河航天专注于自主研发和低成本批量生产通信载 荷、核心单机和卫星平台。在西安、成都和北京，银河航天建立了国际领先水平的 通信载荷、核心单机和太阳翼的相关研制能力。银河航天还在南通建设了一座新一 代卫星智能制造工厂，已经实现了百颗卫星的批量生产能力。

在2020年1月16日，银河航天成功发射了中国通信能力最强的低轨宽带通信卫星， 完成了 Q/V 频段馈电链路的建设等多项关键技术验证。银河航天进行了低轨宽带通 信卫星高频毫米波在高湿度环境下的通信能力测试，以及低轨宽带卫星与 5G 专网 融合试验等一系列星地融合 5G 试验。

银河航天一代通信卫星(GS-1a)，即银河航天首发星，由银河航天自主设计研制，面 向未来 5G 天地一体化网络应用，对标国际先进指标，具备智能化、低成本、高可 靠等特点。该卫星于 2020 年 1 月 16 日在酒泉卫星发射中心发射成功，是国内首颗 Q/V/Ka 频段的低轨宽带通信卫星，实测通信总容量达 48Gbps，并完成了我国首次 低轨卫星互联网的 5G 通信试验。银河航天一代通信卫星(GS-2P)，即银河航天 02 批卫星，一组共 6 颗卫星均由银河 航天自主设计研制，在银河航天首发星的基础上单星重量降低近 20%，成本下降超 50%，同时项目研制周期压缩一半以上，6 颗卫星的全部 AIT(总装、集成和测试)仅 耗时 115 天，创新性探索低轨小卫星的批产实践。该组卫星于 2022 年 3 月 5 日在 西昌卫星发射中心成功发射入轨，验证了我国具备建设卫星互联网巨型星座所必须 的卫星低成本、批量研制以及组网运营能力。该批卫星在轨与银河航天首发星共同 组成了我国首个低轨宽带通信试验星座“小蜘蛛网”，具备单次 30 分钟左右的不间 断、低时延宽带通信服务能力，同时完成电推进累计点火超 100 万秒的里程碑，并成功验证搭载光学遥感载荷对地成像任务，对于推动我国商业低轨卫星通信遥感一 体化技术发展具有积极意义。

INSAR 编队星座是国际上首个多星编队飞行 X 波段 SAR 干涉测量系统，由 4 颗编 队卫星组成，包括 1 颗主星和 3 颗辅星；具备全天候高精度地形测绘、形变检测、 高分宽幅成像、三维立体成像能力；可以为测绘、地震、国土、减灾、海洋、林草、 交通、水利等行业提供高质量、 高可靠、定量化 1:50000 比例尺的 SAR 影像信息 数据。宽幅可见光遥感卫星采用高精度拼接成像、多通道相机星载一体化结构设计、敏捷 成像、高精度精密控温等多项创新技术，可获取地面超过 115km 幅宽、2m 分辨率 覆盖全色到红边多个谱段的图像数据，整星重量仅 160kg，具有大幅宽、高敏捷、 多光谱、轻量化的特点，并支持同轨多条带推扫和立体成像多种观测模式。中波红外遥感卫星采用星载一体模块化平台化设计，通过面向星上资源的自主任务 规划技术，可获取几何分辨率不低于 10m，温度分辨率不低于 0.2K@300K 的全天 时红外图像观测能力，在轨支持条带推帧和同轨多目标机动凝视成像，成像性能在 微小卫星中处于国内领先水平。

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